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FR2932045A1 - METHOD AND SYSTEM FOR PROTECTING THE DATA CONFIDENTIALITY OF A VIDEO STREAM DURING ITS TRANSMISSION - Google Patents

METHOD AND SYSTEM FOR PROTECTING THE DATA CONFIDENTIALITY OF A VIDEO STREAM DURING ITS TRANSMISSION Download PDF

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FR2932045A1
FR2932045A1 FR0803061A FR0803061A FR2932045A1 FR 2932045 A1 FR2932045 A1 FR 2932045A1 FR 0803061 A FR0803061 A FR 0803061A FR 0803061 A FR0803061 A FR 0803061A FR 2932045 A1 FR2932045 A1 FR 2932045A1
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Abstract

Procédé de cryptage visuel d'au moins une partie d'un flux vidéo ou d'une séquence vidéo au moins partiellement compressé, ledit flux pouvant être décomposé en un premier type d'objets et un deuxième type d'objets, le procédé s'appliquant sur chacune des images contenues dans une séquence vidéo caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : > analyser la séquence dans le domaine compressé afin de définir pour une image donnée N au moins un premier groupe d'objets à protéger par cryptage visuel et un deuxième groupe d'objets, (2, 3) > prédire à partir des données issues de l'analyse à l'étape précédente de l'image compressée N, la position des objets pour une image suivante N+1, (4a) > déterminer le découpage en portions ou en groupe de portions de l'image N+1, (4b) > compresser (8b) le premier groupe d'objets de l'image N+1 et en chiffrer au moins une partie(8a), > transmettre les autres types de groupes d'objets pour l'image N+1 à une étape de compression (6).A method of visually encoding at least a portion of a video stream or video sequence at least partially compressed, said stream being decomposable into a first type of objects and a second type of objects, the method being applying to each of the images contained in a video sequence characterized in that it comprises at least the following steps: analyzing the sequence in the compressed domain so as to define for a given image N at least a first group of objects to be protected by visual encryption and a second group of objects, (2, 3)> predicting from the data from the analysis in the preceding step of the compressed image N, the position of the objects for a next image N + 1, (4a)> determining the division into portions or groups of portions of the image N + 1, (4b)> compressing (8b) the first group of objects of the image N + 1 and encrypting at least a portion (8a),> transmit the other types of groups of objects for the image N + 1 to do step of compression (6).

Description

PROCEDE ET SYSTEME PERMETTANT DE PROTEGER DÈS LA COMPRESSION LA CONFIDENTIALITE DES DONNEES D'UN FLUX VIDEO LORS DE SA TRANSMISSION L'invention concerne un procédé et un système permettant de transmettre un flux vidéo au moins partiellement compressé en assurant la sécurité des informations à transmettre. Pour cela, le procédé intègre une étape de chiffrement de zones sélectionnées dans une image donnée du flux. L'invention s'applique pour transmettre des flux vidéo compressés dans un 1 o contexte de transmission susceptible d'être surveillé et pour éviter tout accès au contenu de certaines zones protégées de l'image. Ainsi, toute visualisation malveillante du flux peut être évitée. Elle permet de fait de protéger la vie privée des personnes par exemple dans des endroits équipés en vidéo surveillance. 15 Dans la suite du document, le terme premier plan désigne le ou les objets mobiles dans une séquence vidéo, par exemple, un piéton, un véhicule, une molécule en imagerie médicale. A contrario, la désignation arrière plan est utilisée en référence à l'environnement ainsi qu'aux objets fixes. Ceci comprend, par exemple, le sol, les bâtiments, les arbres qui 20 ne sont pas parfaitement immobiles ou encore les voitures stationnées. L'invention peut, entre autre, s'appliquer dans des applications mettant en oeuvre la norme définie en commun par l'ISO MPEG et le groupe video coding de l'ITU-T dite H.264 ou MPEG-4 AVC (advanced video coding) qui est une norme vidéo fournissant une compression plus efficace que les 25 normes vidéo précédentes tout en présentant une complexité de mise en oeuvre raisonnable et orientée vers les applications réseau. Dans la suite de la description, le Demandeur utilise l'expression flux en cours de compression ou séquence vidéo en cours de compression pour désigner un même objet, à savoir : en cours de compression signifie que 30 l'image en cours n'a pas été compressée au moment où l'on exécute les The invention relates to a method and a system for transmitting an at least partially compressed video stream while ensuring the security of the information to be transmitted. For this, the method includes a step of encrypting selected areas in a given image of the stream. The invention applies to transmit compressed video streams in a transmission context that can be monitored and to prevent access to the content of certain protected areas of the image. Thus, any malicious visualization of the flow can be avoided. It allows to protect the privacy of people for example in places equipped with video surveillance. In the remainder of the document, the term foreground designates the moving object (s) in a video sequence, for example, a pedestrian, a vehicle, a molecule in medical imaging. In contrast, the background designation is used with reference to the environment as well as to fixed objects. This includes, for example, soil, buildings, trees that are not perfectly immobile or parked cars. The invention can, inter alia, be applied in applications implementing the standard defined jointly by the ISO MPEG and the video coding group of the ITU-T called H.264 or MPEG-4 AVC (advanced video coding) which is a video standard providing more efficient compression than previous video standards while having a reasonable implementation complexity and directed to network applications. In the remainder of the description, the Applicant uses the expression stream being compressed or video sequence being compressed to designate the same object, namely: during compression means that the current image has not compressed when we execute the

étapes aboutissant au chiffrement des objets à protéger mais que les images précédentes ont déjà été compressées. Les mots chiffrement ou cryptage sont utilisés pour désigner la même transformation. steps leading to the encryption of the objects to be protected but that the previous images have already been compressed. The words encryption or encryption are used to designate the same transformation.

L'expression tranche ou portion plus connues dans le domaine sous l'expression anglo-saxonne slice correspond à une sous-partie de l'image constituée de macroblocs qui appartiennent à un même ensemble défini par l'utilisateur. The expression slice or portion more known in the field under the Anglo-Saxon slice expression corresponds to a sub-part of the image consisting of macroblocks that belong to the same set defined by the user.

Actuellement, la vidéo surveillance est de plus en plus utilisée, soulevant notamment le problème du respect de la vie privée. Dans certaines applications, seules des images ou zones d'images de flux vidéo doivent pouvoir être accessibles, l'accessibilité étant réservée à des personnes habilitées. Currently, video surveillance is increasingly used, raising the issue of privacy. In some applications, only images or areas of video stream images must be accessible, accessibility being restricted to authorized persons.

La publication intitulée Compilant Selective encryption for H.264/AVC video streams de Cyril Bergeron et Catherine Lamy. Proceedings of the International Workshop on Multimedia Processing, MMSP'05, Shangai, divulgue une méthode permettant de chiffrer partiellement un flux vidéo afin de sécuriser la transmission des informations contenues dans ce flux tout en préservant la compatibilité avec la norme H.264. The publication entitled Compiling Selective Encryption for H.264 / AVC video streams by Cyril Bergeron and Catherine Lamy. Proceedings of the International Workshop on Multimedia Processing, MMSP'05, Shanghai, discloses a method for partially encrypting a video stream to secure the transmission of information contained in this stream while preserving compatibility with the H.264 standard.

Un des objets de la présente invention est d'offrir un procédé de protection du contenu d'images ou de certaines zones d'une image afin de préserver la confidentialité des données. Ceci est, dans cet exemple de mise en oeuvre, exécuté lors de l'étape de compression d'un flux de données. One of the objects of the present invention is to provide a method for protecting the image content or certain areas of an image in order to preserve the confidentiality of the data. This is, in this implementation example, executed during the step of compressing a data stream.

L'invention concerne un procédé pour protéger au moins une partie d'un flux vidéo ou d'une séquence vidéo au moins partiellement compressé contre une violation des informations contenues dans ledit flux, ledit flux pouvant être décomposé en plusieurs types d'objets, le procédé s'appliquant sur The invention relates to a method for protecting at least part of a video stream or video sequence at least partially compressed against a violation of the information contained in said stream, said stream being able to be decomposed into several types of objects, the process applying on

chacune des images contenues dans une séquence vidéo caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : a) analyser la séquence vidéo dans le domaine compressé afin de définir pour une image donnée N au moins un ou plusieurs groupes d'objets à protéger par chiffrement, désignés premier groupe d'objets, un deuxième groupe d'objets étant alors associé au reste de l'image, b) prédire à partir des données issues de l'analyse à l'étape a) de l'image compressée N, la position des objets pour une image suivante N+1, c) déterminer le découpage en portions ou en groupe de portions de l'image N+1, d) compresser les parties de l'image comprenant le ou les groupes de portions de l'image N+1 liées au premier groupe et crypter au moins une partie du ou des premiers groupes d'objets de l'image N+1, e) compresser les autres types de groupes d'objets pour l'image N+1 f) ajouter aux groupes d'objets de l'image N+1, issus des étapes d) et e) des informations identifiant les groupes d'objets ou non cryptés. Le procédé peut ajouter aux flux issus des étapes d) et e), des informations identifiant les groupes d'objets cryptées ou non. Pour H.264 par exemple, pour une image donnée ou un groupe d'images donné, sera ajoutée une unité de transport réseau de type NAL non défini (décrite dans la norme H.264 sous l'appellation undefined NAL ), qui véhiculera une information indiquant quels sont les portions (slices) qui ont été cryptées. L'étape de prédiction de la position d'un objet comporte, par exemple, les 25 étapes suivantes : - utiliser d'une part les résultats de l'analyse dans le domaine compressé conduisant à des blocs identifiés au sein d'une image et aussi le flux en cours de compression, - réaliser le suivi à partir de ces blocs identifiés par appariement et 30 prédiction en utilisant l'historique des positions des objets sur les N images précédentes. each of the images contained in a video sequence characterized in that it comprises at least the following steps: a) analyzing the video sequence in the compressed domain in order to define for a given image N at least one or more groups of objects to be protected by encryption, designated first group of objects, a second group of objects then being associated with the rest of the image, b) predicting from the data resulting from the analysis in step a) of the compressed image N , the position of the objects for a next image N + 1, c) determining the division into portions or groups of portions of the image N + 1, d) compressing the parts of the image comprising the group or groups of portions of the image N + 1 related to the first group and encrypting at least a part of the first group or groups of objects of the image N + 1, e) compressing the other types of groups of objects for the image N + 1 f) adding to the groups of objects of the image N + 1, resulting from steps d) and e) information ident checking the groups of objects or unencrypted. The method can add to the flows from steps d) and e), information identifying groups of encrypted objects or not. For H.264, for example, for a given image or group of images, an undefined NAL-type network transport unit (described in H.264 as undefined NAL) will be added, which will carry a information indicating which portions (slices) have been encrypted. The step of predicting the position of an object comprises, for example, the following 25 steps: using on the one hand the results of the analysis in the compressed domain leading to identified blocks within an image and also the stream being compressed, - follow up from these blocks identified by matching and prediction using the history of the positions of the objects on the N previous images.

L'étape d'appariement pourra reposer sur un algorithme de Munkres, et celle de poursuite sur un filtre de Kalman. Le procédé met en oeuvre pour l'étape de chiffrement une sélection des bits permettant un décodage avec un décodeur standard, par exemple, selon l'article précité ayant pour auteurs Cyril Bergeron et Catherine Lamy. La séquence vidéo étant produite, par exemple, via le standard MPEG-4 part 10 / H.264, le procédé pour définir les portions ou slices groups utilise, par exemple, la technique d'ordonnancement flexible des macroblocs ou FMO (Flexible Macrocbloc Ordering) autorisant la définition des groupes de portions ou slices groups macrobloc par macrobloc. Le procédé peut associer soit un groupe de portions ou slices group par objet à protéger ou objet mobile, soit un slices group à l'ensemble des objets mobiles (un second étant alors attribué à l'arrière plan). La "mise à jour" image par image des slices group s'accompagne, par 15 exemple, de la transmission d'un paramètre PPS (Picture Parameters Set) qui indique au décodeur le nouveau découpage de l'image. L'invention a aussi pour objet un système permettant de crypter visuellement au moins une partie d'un flux vidéo ou d'une séquence vidéo au moins 20 partiellement compressé contre une visualisation non autorisée des informations contenues dans ledit flux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :une partie vidéo pour la transmission d'un flux d'images en cours de compression, un codeur vidéo, un module de sélection du flux à crypter ou chiffrer et un module de cryptage ou chiffrement adapté ) mettre en oeuvre 25 les étapes du procédé comportant les caractéristiques précitées et un module de transmission du flux au moins partiellement chiffré ou crypté. The matching step may be based on a Munkres algorithm, and that of tracking on a Kalman filter. The method implements for the encryption step a selection of bits allowing decoding with a standard decoder, for example, according to the aforementioned article authored by Cyril Bergeron and Catherine Lamy. Since the video sequence is produced, for example, via the MPEG-4 part 10 / H.264 standard, the method for defining the portions or slices groups uses, for example, the flexible macroblock ordering (FMO) technique (Flexible Macrocbloc Ordering). ) authorizing the definition of groups of portions or slices macroblock groups by macroblock. The method can associate either a group of portions or slices group by object to protect or moving object, or a group slices to all moving objects (a second then being assigned to the background). The "image update" of the slices group is accompanied, for example, by the transmission of a parameter PPS (Picture Parameters Set) which indicates to the decoder the new division of the image. The invention also relates to a system for visually encrypting at least part of a video stream or video sequence at least partially compressed against unauthorized viewing of the information contained in said stream, characterized in that it comprises at least: a video part for the transmission of a stream of images during compression, a video coder, a stream selection module to be encrypted or encrypted and a suitable encryption or encryption module); the steps of the method comprising the aforementioned characteristics and a transmission module of the stream at least partially encrypted or encrypted.

D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de 30 réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif annexé des figures qui représentent : Other features and advantages of the device according to the invention will appear better on reading the description which follows of an exemplary embodiment given by way of illustration and not limited to the appended figures which represent:

- Les figures 1 à 4, les résultats obtenus par une analyse dans le domaine compressé, - La figure 5, un exemple de procédé selon l'invention appliquée à un flux vidéo en cours de compression, - La figure 6 un exemple de schéma pour un codeur vidéo adapté à mettre en oeuvre le procédé de chiffrement selon l'invention. FIGS. 1 to 4, the results obtained by an analysis in the compressed domain, FIG. 5, an exemplary method according to the invention applied to a video stream being compressed, FIG. 6 an example of a diagram for a video encoder adapted to implement the encryption method according to the invention.

Afin de mieux faire comprendre le fonctionnement du procédé selon l'invention, la description comprend un rappel sur la manière d'effectuer une analyse dans le domaine compressé, tel qu'il est décrit par exemple dans la demande de brevet US 2006 188013 en référence aux figures 1, 2, 3 et 4 et aussi dans les deux références suivantes : Leny, Nicholson, Prêteux, "De l'estimation de mouvement pour l'analyse temps réel de vidéos dans le domaine compressé", GRETSI, 2007. In order to better understand the operation of the method according to the invention, the description includes a reminder on how to perform an analysis in the compressed domain, as described for example in the referenced US patent application 2006 188013. Figures 1, 2, 3 and 4 and also in the following two references: Leny, Nicholson, Loaners, "Motion estimation for real-time video analysis in the compressed domain", GRETSI, 2007.

Leny, Prêteux, Nicholson, "Statistical motion vector analysis for object tracking in compressed video streams", SPIE Electronic Imaging, San Jose, 2008. En résumé certaines techniques utilisées dans les standards MPEG et exposées dans ces articles consistent à diviser la compression vidéo en deux étapes. La première étape vise à compresser une image fixe. L'image est tout d'abord divisée en blocs de pixels (de 4x4 ou 8x8 selon les standards MPEG-1/2/4), qui subissent, par la suite, une transformée permettant un passage dans le domaine fréquentiel, puis une quantification permet d'approximer ou de supprimer les hautes fréquences auxquelles l'oeil est moins sensible. Enfin les données quantifiées sont codées entropiquement. A cet effet, elle permet de supprimer ou atténuer les hautes fréquences moins sensibles à l'ceil et ainsi réduire la quantité d'informations. La seconde étape a notamment pour objectif de réduire la redondance temporelle. A cet effet, elle permet de prédire une image à partir d'une ou plusieurs autres image(s) précédemment décodée(s) au sein de la même séquence (prédiction de mouvement). Pour cela, le processus recherche Leny, Loaner, Nicholson, "SPIE Electronic Imaging," San Jose, 2008. In summary, some of the techniques used in the MPEG standards discussed in these papers consist of splitting video compression into two step. The first step is to compress a still image. The image is first divided into blocks of pixels (of 4x4 or 8x8 according to the MPEG-1/2/4 standards), which are then subjected to a transform allowing a passage in the frequency domain, then a quantization allows to approximate or suppress the high frequencies to which the eye is less sensitive. Finally, the quantified data are entropically encoded. For this purpose, it allows to suppress or attenuate the high frequencies less sensitive to the eye and thus reduce the amount of information. The second step is to reduce time redundancy. For this purpose, it makes it possible to predict an image from one or more other image (s) previously decoded (s) within the same sequence (motion prediction). For this, the process seeks

dans ces images références le bloc qui correspond le mieux à la prédiction souhaitée. Seul un vecteur (Vecteur Estimation de Mouvement, également connu sous l'appellation anglo-saxonne Motion Vector), correspondant au déplacement du bloc entre les deux images ainsi qu'une erreur résiduelle permettant de raffiner le rendu visuel sont conservés. Ces vecteurs ne correspondent toutefois pas nécessairement à un mouvement réel d'un objet dans la séquence vidéo mais peuvent s'apparenter à du bruit. Différentes étapes sont donc nécessaires pour utiliser ces informations afin d'identifier les objets mobiles. Les travaux décrits dans la publication précitée de Leny et al, De l'estimation de mouvement pour l'analyse temps réel de vidéos dans le domaine compressé , et dans la demande de brevet US précitée ont permis de délimiter cinq fonctions rendant l'analyse dans le domaine compressé possible, ces fonctions et les modules les mettant en oeuvre sont représentées à la figure 1 : 1) un décodeur basse résolution (LRD û Low-Res Decoder) permet de reconstruire l'intégralité d'une séquence à la résolution du bloc, supprimant à cette échelle la prédiction de mouvement ; 2) un générateur de vecteurs estimation de mouvement (MEG û Motion Estimation Generator) détermine quant à lui des vecteurs pour l'ensemble des blocs que le codeur a codé en mode "Intra" (au sein d'images Intra ou prédites) ; 3) un module de segmentation basse résolution d'objets (LROS û Low-Res Object Segmentation) s'appuie pour sa part sur une estimation du fond dans le domaine compressé grâce aux séquences reconstruites par le LRD et donne donc une première estimation des objets mobiles ; 4) un filtre d'objets basé sur le mouvement (OMF û Object Motion Filtering) utilise les vecteurs en sortie du MEG pour déterminer les zones mobiles à partir de l'estimation de mouvement ; 5) enfin un module permettant d'établir une décision coopérative (CD û Cooperative Decision) à partir de ces deux segmentations, prend en compte in these images references the block that best corresponds to the desired prediction. Only a vector (Vector Motion Estimation, also known as motion vector), corresponding to the movement of the block between the two images and a residual error to refine the visual rendition are retained. These vectors, however, do not necessarily correspond to a real movement of an object in the video sequence but can be similar to noise. Different steps are needed to use this information to identify mobile objects. The work described in the aforementioned Leny et al publication, Motion Estimation for Real-Time Video Analysis in the Compressed Domain, and the aforementioned US Patent Application have delineated five functions making the analysis in the possible compressed domain, these functions and the modules implementing them are represented in FIG. 1: 1) a low-resolution decoder (LRD - Low-Res Decoder) makes it possible to reconstruct the entirety of a sequence at the resolution of the block , suppressing on this scale the motion prediction; 2) a motion estimation vector generator (MEG Motion Estimation Generator) determines meanwhile vectors for all blocks that the encoder encoded in "Intra" mode (within Intra or predicted images); 3) a Low-Res Object Segmentation (LROS) module relies on an estimation of the background in the compressed domain thanks to the sequences reconstructed by the LRD and thus gives a first estimate of the objects mobile; 4) a motion-based object filter (OMF) uses the MEG output vectors to determine moving areas from the motion estimation; 5) finally a module allowing to establish a cooperative decision (CD-Cooperative Decision) starting from these two segmentations, takes into account

les spécificités de chaque module selon le type d'image analysée (Intra ou prédite). L'intérêt principal de l'analyse dans le domaine compressé porte sur les temps de calcul et les besoins en mémoire qui sont considérablement réduits par rapport aux outils d'analyse classiques. En s'appuyant sur le travail effectué au moment de la compression vidéo, les temps d'analyse sont actuellement de 10 à 20 fois le temps réel (250 à 500 images traitées par seconde) pour des images 720x576 4:2:0. Un des inconvénients de l'analyse dans le domaine compressé telle que décrite dans les documents précités est que le travail est effectué sur l'équivalent d'images basse résolution en manipulant des blocs composés de groupes de pixels. Il en résulte que l'image est analysée avec moins de précision qu'en mettant en oeuvre les algorithmes usuels utilisés dans le domaine non compressé. De plus, les objets trop petits par rapport au découpage en blocs peuvent passer inaperçus. Les résultats obtenus par l'analyse dans le domaine compressé sont illustrés par la figure 2 qui montrent l'identification de zones contenant des objets mobiles. La figure 3 schématise l'extraction de données spécifiques telles que les vecteurs estimation de mouvement et la figure 4 des cartes de confiance basse résolution obtenues correspondant aux contours de l'image. the specificities of each module according to the type of image analyzed (Intra or predicted). The main interest of the analysis in the compressed domain relates to computation times and memory requirements which are considerably reduced compared to conventional analysis tools. Based on the work done at the time of video compression, the analysis times are currently 10 to 20 times the real time (250 to 500 images processed per second) for 720x576 4: 2: 0 images. One of the drawbacks of the analysis in the compressed domain as described in the aforementioned documents is that the work is performed on the equivalent of low resolution images by manipulating blocks composed of groups of pixels. As a result, the image is analyzed with less precision than using the usual algorithms used in the uncompressed domain. In addition, objects that are too small in relation to block cutting can go undetected. The results obtained by the analysis in the compressed domain are illustrated in FIG. 2 which show the identification of zones containing moving objects. Figure 3 schematizes the extraction of specific data such as motion estimation vectors and Figure 4 low resolution confidence cards obtained corresponding to the contours of the image.

La figure 5 schématise un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention au cours duquel, des zones d'une image en cours de compression, c'est-à-dire lors de l'étape de compression, vont être cryptées ou chiffrées Cette étape de cryptage va être exécutée lors de l'étape de compression mise en oeuvre au sein d'un émetteur vidéo comprenant au moins un codeur vidéo et une unité de traitement comme il est schématisé à la figure 6. Certaines zones de l'image ayant plus d'importance dans le flux au sens de la confidentialité seront choisies pour être protégées contre des utilisations non souhaitées. L'exemple donné à titre illustratif comprend deux zones, FIG. 5 schematizes an example of implementation of the method according to the invention during which zones of an image being compressed, that is to say during the compression step, will be encrypted or This encryption step will be executed during the compression step implemented in a video transmitter comprising at least one video encoder and a processing unit as shown schematically in FIG. image having more importance in the flow in the sense of confidentiality will be chosen to be protected against undesired uses. The example given for illustrative purposes comprises two zones,

mais rien n'empêche un utilisateur d'appliquer le procédé à plusieurs zones qui auront chacune un degré de confidentialité associé, donc des clés de cryptage différentes et adaptées au niveau de confidentialité. Le procédé et le système selon l'invention mettent en oeuvre l'analyse dans le domaine compressé couplée à un suivi d'objets plus connus sous la dénomination anglo-saxonne tracking . Ceci comprend le fait de faire le lien entre les objets segmentés indépendamment sur chaque image pour obtenir un seul et unique objet suivi au cours de la séquence. Par exemple, sans suivi d'objets , Si un objet est présent et segmenté sur 25 images, alors le procédé devra traiter indépendamment 25 objets, ce qui peut apporter de multiples problèmes de fusion de pistes ou d'indexation par exemple. L'analyse de séquences vidéo dans le domaine compressé présente, quant à elle, l'intérêt d'utiliser une partie du travail effectué par le codeur vidéo en exploitant les informations disponibles dans le domaine compressé. Le procédé selon l'invention va considérer les images les unes après les autres. II va sélectionner des zones présentes dans une image qui doivent être protégées par chiffrement et appliquer le procédé sur ces zones. Le flux 1 en cours de compression au sein d'un codeur est transmis à une première étape d'analyse 2. Cette étape est exécutée image par image, par contre, tout comme le procédé, elle peut être mise en oeuvre uniquement sur certaines images qui seront, par exemple, déterminées et sélectionnées en amont du procédé (fréquence de sortie inférieure à celle du flux avant compression, sélection de certaines images selon leur type, etc.). La première étape mise en oeuvre au cours du procédé a notamment pour fonction d'extraire les données représentatives d'une image qui a été compressée. Pour une image compressée, le procédé dispose à l'issue de la première étape, par exemple, d'une séquence de masques comprenant des blobs (régions ayant reçu le même label) liés aux objets mobiles 3 ou premier plan dans certains cas. Le masque a pour objectif de séparer dans une image compressée les zones correspondant aux objets mobiles des but nothing prevents a user from applying the method to several areas which will each have a degree of confidentiality associated, so different encryption keys and adapted to the level of confidentiality. The method and the system according to the invention implement the analysis in the compressed domain coupled to a tracking of objects better known under the name Anglo-Saxon tracking. This includes linking the independently segmented objects on each image to obtain a single, single object tracked during the sequence. For example, without tracking objects, If an object is present and segmented on 25 images, then the process will have to process 25 objects independently, which can bring multiple problems of merging tracks or indexing for example. The analysis of video sequences in the compressed domain presents, for its part, the advantage of using part of the work done by the video coder by exploiting the information available in the compressed domain. The method according to the invention will consider the images one after the other. It will select areas in an image that must be protected by encryption and apply the process to these areas. The stream 1 being compressed within an encoder is transmitted to a first analysis step 2. This step is executed frame by frame, whereas, just like the method, it can be implemented only on certain images. which will, for example, be determined and selected upstream of the process (output frequency less than that of the stream before compression, selection of certain images according to their type, etc.). The first step implemented during the method has the particular function of extracting data representative of an image that has been compressed. For a compressed image, the method has at the end of the first step, for example, a sequence of masks comprising blobs (regions having received the same label) related to moving objects 3 or foreground in some cases. The mask aims to separate in a compressed image the areas corresponding to the moving objects of the

autres zones qui sont quasi-immobiles, ou arrière plan. Le masque utilisé peut être un masque binaire. Par convention dans ce cas, il est attribué le chiffre 1 pour désigner des objets de premier plan et le chiffre 0 pour désigner l'arrière-plan. Toute autre convention peut être utilisée sans sortir du cadre de l'invention. Au lieu de masques, le procédé selon l'invention peut aussi considérer les boîtes englobantes des objets mobiles. Les coordonnées de boîtes englobantes correspondent aux objets mobiles et sont calculées à l'aide du masque. Ces boîtes peuvent être définies grâce à deux points extrêmes ou bien par un point central associé aux dimensions de la boîte. II est possible dans ce cas d'avoir un jeu de coordonnées par image ou un jeu pour l'ensemble d'une séquence avec les informations de trajectoire (date et point d'entrée, courbe décrite, date et point de sortie). Cette méthode connue de l'Homme du métier ne sera pas explicitée. other areas that are almost immobile, or background. The mask used can be a binary mask. By convention in this case, it is assigned the number 1 to designate foreground objects and the number 0 to designate the background. Any other convention may be used without departing from the scope of the invention. Instead of masks, the method according to the invention can also consider the enclosing boxes of moving objects. The bounding box coordinates correspond to the moving objects and are calculated using the mask. These boxes can be defined by two extreme points or by a central point associated with the dimensions of the box. It is possible in this case to have a set of image coordinates or a set for the whole of a sequence with the trajectory information (date and entry point, described curve, date and exit point). This method known to those skilled in the art will not be explained.

L'analyse dans le domaine compressé peut être effectuée en mettant en oeuvre le procédé décrit dans la demande de brevet US précitée. Toutefois, tout procédé permettant d'obtenir une sortie de l'étape d'analyse se présentant sous forme de masques par image, pourra aussi être mis en oeuvre pour l'étape d'analyse dans le domaine compressé. The analysis in the compressed domain can be carried out using the method described in the aforementioned US patent application. However, any method for obtaining an output of the analysis step in the form of masks per image, may also be implemented for the analysis step in the compressed domain.

Suite à cette première étape, une étape de poursuite ou tracking va être mise en oeuvre. Cette étape de poursuite peut être réalisée à partir de ces blobs identifiés par appariement, en appliquant par exemple l'algorithme de Munkres, puis par prédiction de position, par exemple par filtre de Kalman, en utilisant l'historique de la position des objets sur les N images précédentes à partir des données issues de l'analyse de l'image compressée N, ainsi que des résultats obtenus de manière équivalente sur les x précédentes images ; N û x à N. Il est alors possible de prévoir la position des objets du premier plan dans la prochaine image 4a. Cette prochaine image N+1 n'a pas encore été compressée, il est donc encore possible de déterminer le découpage en groupe de tranches, plus connus sous la Following this first step, a tracking or tracking step will be implemented. This tracking step can be performed from these blobs identified by matching, for example by applying the Munkres algorithm, then by position prediction, for example by Kalman filter, using the history of the position of the objects on the N previous images from the data resulting from the analysis of the compressed image N, as well as the results obtained equivalently on the previous x images; N û x to N. It is then possible to predict the position of the foreground objects in the next image 4a. This next image N + 1 has not yet been compressed, so it is still possible to determine the division into groups of slices, better known as

dénomination anglo-saxonne slice group , adapté, ce qui correspond à l'étape 4b. L'analyse suivie de l'étape de suivi ont permis de prévoir pour l'image à compresser des zones contenant les objets mobiles et d'autres appartenant à l'arrière-plan. Le procédé va alors définir deux types de groupes de portions 5, 7 pour l'image. Le premier 5 correspondra aux zones d'arrière plan, qui ne nécessitent pas de cryptographie visuelle. Le second 7 sera dédié aux objets mobiles, que l'étape de chiffrement ou cryptage va cibler. Deux alternatives s'offrent alors : déclarer tous les objets mobiles dans un unique SG , ou définir un SG par objet mobile. Dans le cadre des normes actuelles, cette dernière option est mieux adaptée dans des cas précis, par exemple lorsque peu d'objets sont susceptibles d'apparaître simultanément dans le champ de la caméra. En effet le nombre de SG limité à 8 (même pour le profil extended d'H.264) implique un maximum de 7 objets mobiles possibles dans une image (le dernier slices group étant dédié à l'arrière plan). Dans le cas d'H.264, cette "mise à jour" image par image des slices group s'accompagne de la transmission d'un paramètre plus connu sous l'abréviation anglo-saxonne PPS (Picture Parameters Set) qui indique au décodeur recevant le flux le nouveau découpage de l'image. Grâce à ce découpage en slices , le codeur réalise une estimation de mouvement bridée pour le groupe de slices courant. Ainsi, les vecteurs estimation de mouvement ne pointeront pas vers des blocs d'un autre groupe de portions ou slices group , ce qui permet deux reconstructions indépendantes du premier et de l'arrière plan. Le résultat courant est donc, dans cet exemple de mise en oeuvre, une séquence vidéo comprenant pour chaque image au moins deux slices groups, l'un contenant l'arrière plan et les autres l'ensemble des objets mobiles, avec des prédictions indépendantes entre chaque slices group. anglo-saxon slice group, adapted, which corresponds to step 4b. The analysis followed by the tracking step made it possible to predict for the image to be compressed zones containing mobile objects and others belonging to the background. The method will then define two types of groups of portions 5, 7 for the image. The first 5 will correspond to the background areas, which do not require visual cryptography. The second 7 will be dedicated to mobile objects, which the encryption or encryption step will target. There are two alternatives: declare all mobile objects in a single SG, or define an SG per mobile object. In the context of current standards, the latter option is better suited in specific cases, for example when few objects are likely to appear simultaneously in the field of the camera. Indeed the number of SG limited to 8 (even for the extended profile of H.264) implies a maximum of 7 possible moving objects in an image (the last group slices being dedicated to the background). In the case of H.264, this image-by-image update of the slices group is accompanied by the transmission of a parameter better known by the abbreviation PPS (Picture Parameters Set) which indicates to the decoder receiving the stream the new slicing of the image. Thanks to this splitting into slices, the coder carries out a constrained motion estimation for the current group of slices. Thus, the motion estimation vectors will not point to blocks of another group of slices or group slices, allowing two independent reconstructions of the first and the background. The current result is therefore, in this exemplary implementation, a video sequence comprising for each image at least two groups slices, one containing the background and the other all moving objects, with independent predictions between each group slices.

La protection à l'accessibilité de l'information contenue dans l'image peut alors s'effectuer en ciblant les slices groups comprenant le premier plan. The protection of the accessibility of the information contained in the image can then be achieved by targeting the slices groups comprising the foreground.

Le slices group comprenant l'arrière plan sera directement transmis à une étape de compression 6. Le ou les slices group(s) comprenant les objets mobiles seront quant à eux compressés dans un premier temps 8b puis cryptés 8a. Il est également possible d'associer des niveaux de sécurité différents aux objets mobiles indépendants, et en fonction de ces niveaux d'adapter l'étape de chiffrement (nombre de bits modifiés, clés différentes, etc.). Les deux sorties des étapes 6 et 8a forment alors un unique flux compressé et partiellement crypté Fc auquel un NAL de type non défini ou undefined, de type 30 et 31, à l'intérieur desquelles il est possible de transmettre tout type d'information, a été ajouté pour indiquer les slices qui ont été cryptés. Contrairement aux autres types de NAL, les NAL 30 et 31 ne sont pas réservées pour le flux en lui-même ou pour les protocoles réseaux type RTPRTSP. Un décodeur standard se contentera de mettre de côté cette information alors qu'un décodeur spécifique, développé pour prendre en compte ces NAL, pourra choisir d'utiliser ces informations pour décrypter les portions ( les slices ) cryptées. La première étape ayant permis de cibler les objets mobiles lors du chiffrement, l'utilisation d'un décodeur standard produira une séquence dans laquelle le premier plan sera visuellement crypté avec un arrière plan normal, alors que, dans le cas d'un décodeur utilisant la clé de cryptage ou de chiffrement et les informations identifiant les portions du flux crypté, les images seront intégralement intelligibles, lisibles. L'étape de chiffrement peut utiliser la technique décrite dans la demande de brevet WO 2006/067172 permettant de modifier les bits dans l'image qui permettront un décodage avec un décodeur standard (sans décryptage) ou avec un décodeur utilisant la clé de chiffrement ou de cryptage. La figure 6 est un schéma bloc d'un exemple de système selon l'invention comprenant un codeur vidéo adapté à exécuter les étapes décrites à la figure 30 5. The slices group comprising the background will be directly transmitted to a compression step 6. The slice (s) group (s) comprising the moving objects will in turn be compressed at first 8b and then encrypted 8a. It is also possible to associate different security levels with independent mobile objects, and depending on these levels to adapt the encryption step (number of modified bits, different keys, etc.). The two outputs of steps 6 and 8a then form a single compressed and partially encrypted stream Fc to which a NAL of undefined type or undefined type 30 and 31, within which it is possible to transmit any type of information, has been added to indicate the slices that have been encrypted. Unlike other types of NAL, NAL 30 and 31 are not reserved for the flow itself or for RTPRTSP type network protocols. A standard decoder will simply set aside this information whereas a specific decoder, developed to take into account these NAL, may choose to use this information to decrypt the portions (the slices) encrypted. Since the first step made it possible to target mobile objects during encryption, the use of a standard decoder will produce a sequence in which the first plan will be visually encrypted with a normal background, whereas, in the case of a decoder using the encryption or encryption key and the information identifying the portions of the encrypted stream, the images will be fully intelligible, readable. The encryption step can use the technique described in the patent application WO 2006/067172 for modifying the bits in the image that will allow decoding with a standard decoder (without decryption) or with a decoder using the encryption key or encryption. FIG. 6 is a block diagram of an exemplary system according to the invention comprising a video encoder adapted to execute the steps described in FIG. 5.

Sur la figure est représentée uniquement la partie émetteur vidéo 10 pour la transmission d'un flux d'images en cours de compression. L'émetteur comprend un codeur vidéo 11 adapté à analyser, selon les étapes décrites à la figure 5, les différentes zones appartenant au premier plan et d'autres zones appartenant à l'arrière plan d'une image vidéo, à définir les slices groups pour la prochaine image et compresser celle-ci. Le module 13 détermine au sein du flux les slices groups qu'un ou plusieurs modules 12 vont protéger au niveau confidentialité par chiffrement ou cryptage avant que le module de transmission 14 ne le diffuse. In the figure is shown only the video transmitter portion 10 for the transmission of a stream of images being compressed. The transmitter comprises a video coder 11 adapted to analyze, according to the steps described in FIG. 5, the different zones belonging to the foreground and other zones belonging to the background of a video image, to define the slice groups for the next image and compress it. The module 13 determines within the stream the slices groups one or more modules 12 will protect the confidentiality level by encryption or encryption before the transmission module 14 does not broadcast.

Sans sortir du cadre de l'invention, d'autres techniques de chiffrement ou de cryptage que celles détaillées dans la présente description, permettant de chiffrer des zones dans une image afin d'assurer la confidentialité des informations qu'elles contiennent, peuvent être utilisées. Without departing from the scope of the invention, other encryption or encryption techniques than those detailed in the present description, for encrypting zones in an image to ensure the confidentiality of the information they contain, can be used .

Cette opération de cryptage visuel peut également s'effectuer en parallèle d'un ordre de débit cible des objets mobiles dans la séquence. II sera alors possible d'ajouter de la robustesse aux erreurs (qui augmente les débits) couplé à une adaptation à un débit cible par optimisation lors de la compression ou à la volée sur le flux déjà compressé. Ce couplage permettra par exemple de maintenir un débit fixe tout en protégeant le contenu lié au premier plan. Le procédé et le système selon l'invention présentent notamment les avantages suivants : le fait d'utiliser l'analyse dans le domaine compressé permet de déterminer les zones qu'un utilisateur souhaite protéger par cryptographie visuelle. Le paramétrage proposé des slices groups permet de respecter au plus près la forme des objets mobiles à une résolution bloc. Ceci permet dans le cadre de la vidéo surveillance de transmettre le flux chiffré, par exemple, à un poste de garde où des agents de sécurité pourront identifier la présence d'une personne, d'une voiture, d'un camion, etc. distinctement au travers d'une silhouette sans pouvoir identifier directement le visage de la personne ou la plaque d'immatriculation du véhicule. Cette caractéristique autorise une diffusion plus large des flux de surveillance tout en respectant les contraintes liées au respect de la vie privée. This visual encryption operation can also be performed in parallel with a target bit rate order of the moving objects in the sequence. It will then be possible to add robustness to errors (which increases the bit rates) coupled to an adaptation to a target bit rate by optimization during compression or on the fly on the already compressed stream. This coupling will for example maintain a fixed rate while protecting the content related to the foreground. The method and the system according to the invention have the following advantages in particular: the fact of using the analysis in the compressed domain makes it possible to determine the areas that a user wishes to protect by visual cryptography. The proposed parameterization of the slices groups makes it possible to respect as closely as possible the shape of the moving objects with a block resolution. This allows video surveillance to transmit the encrypted stream, for example, to a guard post where security officers can identify the presence of a person, a car, a truck, etc. distinctly through a silhouette without being able to directly identify the face of the person or the license plate of the vehicle. This feature allows for wider dissemination of surveillance flows while respecting the constraints of respect for privacy.

Claims (1)

REVENDICATIONS1 - Procédé de protection d'au moins une partie d'un flux vidéo ou d'une séquence vidéo au moins partiellement compressé contre une violation des informations contenues dans ledit flux, ledit flux pouvant être décomposé en un premier type d'objets et un deuxième type d'objets, le procédé s'appliquant sur chacune des images contenues dans une séquence vidéo caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : io a) analyser la séquence vidéo dans le domaine compressé afin de définir pour une image donnée N au moins un ou plusieurs groupes d'objets à protéger par chiffrement, désignés premier groupe d'objets et un deuxième groupe d'objets, (2, 3), b) prédire à partir des données issues de l'analyse à l'étape a) de 15 l'image compressée N, la position des objets pour une image suivante N+1, (4a), c) déterminer le découpage en portions ou en groupe de portions de l'image N+1, (4b), d) compresser les parties de l'image comprenant le ou les groupe(s) 20 de portions de l'image N+1 liés au premier plan (8b) puis crypter (8a) au moins une partie de ce ou ces groupe(s), e) compresser (6) les autres types de groupes d'objets pour l'image N+1 f) ajouter (9) aux groupes d'objets de l'image N+1 issus des étapes 25 d) et e) des informations identifiant les groupes d'objets cryptés ou non cryptés 2 û Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de prédiction de la position d'un objet comporte les étapes suivantes :- utiliser d'une part les résultats de l'analyse dans le domaine compressé conduisant à des blocs identifiés au sein d'une image, et aussi le flux en cours de compression, - réaliser le suivi à partir de ces blocs identifiés par appariement et 5 prédiction en utilisant l'historique des positions des objets sur les N images précédentes. 3 û Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'étape d'appariement met en oeuvre un algorithme de Munkres. 4 û Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'étape de prédiction de position met en oeuvre un filtre de Kalman. û Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il met 15 en oeuvre pour l'étape de cryptage ou chiffrement une sélection des bits dans une image permettant un décodage avec un décodeur standard. 6 û Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la séquence vidéo étant produite par un standard MPEG-4 part 10 / H.264, le 20 procédé pour définir les portions ou slices groups utilise la technique d'ordonnancement flexible ou FMO (Flexible Macrocbloc Ordering) autorisant la définition des groupes de portions ou slices groups macrobloc par macrobloc. 25 7 û Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le procédé associe un groupe de portions ou slice groupe par objet à protéger ou objet mobile. 8 û Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte la 30 transmission d'un paramètre PPS (Picture Parameters Set) qui indique au10décodeur le nouveau découpage de l'image pour la mise à jour image par image des groupes de portions d'image 9 ù Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte la transmission d'une unité de transport réseau de type NAL non défini (décrite dans la norme sous l'appellation undefined NAL ), contenant les informations indiquant si le slice group a été crypté ou non crypté pour la mise à jour image par image. io 10 ù Système pour crypter visuellement au moins une partie d'un flux vidéo ou d'une séquence vidéo au moins partiellement compressé caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : une partie vidéo (10) pour la transmission d'un flux d'images en cours de compression, un codeur vidéo (11), un module de sélection de flux à crypter (13) et un module de cryptage 15 (12) adaptés à mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, un module (14) de transmission du flux au moins partiellement crypté. CLAIMS1 - A method for protecting at least part of a video stream or a video sequence at least partially compressed against a violation of the information contained in said stream, said stream being able to be decomposed into a first type of objects and a second type of object, the method applying to each of the images contained in a video sequence, characterized in that it comprises at least the following steps: a) analyzing the video sequence in the compressed domain in order to define for an image data N at least one or more groups of objects to be protected by encryption, designated first group of objects and a second group of objects, (2, 3), b) predict from the data from the analysis to the step a) of the compressed image N, the position of the objects for a next image N + 1, (4a), c) determining the division into portions or groups of portions of the image N + 1, (4b) ), d) compress the parts of the image comprising the group (s) 20 of portions of the image N + 1 linked to the first plane (8b) then encrypt (8a) at least a part of this or these group (s), e) compress (6) the others types of groups of objects for the image N + 1 f) adding (9) to the groups of objects of the image N + 1 from steps 25 d) and e) information identifying the groups of encrypted objects or The method according to claim 1, wherein the step of predicting the position of an object comprises the following steps: using on the one hand the results of the analysis in the compressed domain leading to blocks; identified within an image, and also the stream being compressed, - follow-up from these identified blocks by matching and prediction using the history of the positions of the objects on the N previous images. 3 - Process according to claim 2 characterized in that the pairing step implements a Munkres algorithm. 4 - Process according to claim 2 characterized in that the position prediction step uses a Kalman filter. Process according to one of Claims 1 to 4, characterized in that it implements, for the encryption or encryption step, a selection of the bits in an image allowing decoding with a standard decoder. 6. Process according to one of claims 1 to 5, characterized in that the video sequence being produced by an MPEG-4 standard part 10 / H.264, the method for defining the portions or slices groups uses the scheduling technique. flexible or FMO (Flexible Macrocbloc Ordering) authorizing the definition of groups of portions or slices macroblock groups by macroblock. 7. Process according to claim 6, characterized in that the method associates a group of portions or slices group by object to be protected or moving object. 8. Process according to claim 7, characterized in that it comprises the transmission of a parameter PPS (Picture Parameters Set) which indicates to the decoder the new division of the image for the image-by-image updating of the groups of portions of the image. 9 - Process according to claim 7, characterized in that it comprises the transmission of an undefined NAL-type network transport unit (described in the standard under the name undefined NAL), containing the information indicating whether the slice group has been encrypted or unencrypted for image-by-image updating. System for visually encrypting at least part of an at least partially compressed video stream or video sequence, characterized in that it comprises at least the following elements: a video portion (10) for the transmission of a stream of images being compressed, a video encoder (11), a stream selection module to be encrypted (13) and an encryption module (12) adapted to implement the steps of the method according to one claims 1 to 9, a module (14) for transmitting the stream at least partially encrypted.
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